文摘
虚拟现实和增强现实技术在我们的生活中变得越来越普遍。他们正在改变我们看到并与之交互的方式,已经开始渗透医学教育。在本文中,我们回顾了虚拟和增强现实的关键应用在神经病学和神经科学教育和讨论了壁垒,实现课程的机会。首页虽然这些方法的长期利益在更传统的学习方法和最优课程平衡仍然主要是未知的,虚拟和现实增强技术可以改变我们如何教神经病学和神经科学。首页
介绍
虚拟现实(VR)和增强现实(AR)正在改变我们看到并与之交互的方式,蕴含着巨大的潜力的未来教育。虽然通常可以互换使用,但这些表达式是指不同的方法来提高用户体验。虚拟现实模拟一个真实的环境,允许的表示和控制在多重刺激,3 d动态环境,同时记录可量化的反应。1在教育方面,它提供了一个环境尽可能相似的一个真实的场景。2相反,基于“增大化现实”技术的使用一个视图的现实世界中增强覆盖和叠加生成的信息,包括文本、视频、或声音,在实际的环境。2移动技术的发展使得基于“增大化现实”技术通过移动设备成为可能3和扩展的领域潜在的应用神经学教育。首页在本文中,虚拟现实的关键应用程序和基于“增大化现实”技术在神经病学和神经科学教育,包括神经解剖学和组织学和潜首页在的临床应用研究进展。机会和潜在障碍普遍实现进行了讨论。
虚拟教室
在这一节中,特定主题的传统教学方式通过教学法在课堂上可以与虚拟现实/ AR技术改造将探索。
从尸体解剖到电脑
在过去2年,VR和AR工具被用来教基本的和先进的神经解剖学增强,或取代,传统的尸体解剖。最近的研究使用不同的方法来教神经解剖学表明,近一半的这些已经利用3 d教学工具或基于“增大化现实”技术。3交叉设计研究进行了评估的潜在好处尸体和3 d神经解剖学的以计算机为基础的学习。47个本科医学教育学生完成一个解剖学知识和空间能力测试之前分配给一个3 d神经解剖学在线学习模块或大体解剖学实验室尸体解剖。4然后,他们完成了测试后,穿越到其他学习形式之前最后一个测试后。4学生模块分配给3 d神经解剖学表现更好的测试后(绝对差异意味着近12%的分数)。交叉后,两组同样的表演,但过渡从尸体解剖模块3 d学习模块导致显著增加考试分数。4
沉浸式VR神经解剖学训练
一个沉浸式VR神经解剖学训练的影响,而不是神经解剖学教科书,通过随机对照研究评估医学生第一、二学年64。5创建虚拟材料在搅拌机t1解剖磁共振图像和地图。5预处理和检测后设计了13个问题评估模块和9中的材料问题一般解剖知识(不包含在模块),连同44-question测试,1周后会议。5更高数量的学生觉得应该使用VR在教室与纸质系统(94% vs 33%),感觉不害怕VR (81% vs 12%)后神经解剖学。VR组优于纸质集团有关的问题集中在提交材料。5尽管这份报告表明,集成的虚拟现实训练有潜力增加学习动机和减少neurophobia,满意度调查的结果显示,随访期间简短,问题的数量来评估知识保留可能是太小了。5
另一项研究将84个学生分成3组。6所有组参加了一个讲座,与1组只有传统2 d图像呈现在一个视图中,第二组获得虚拟3 d图像所示的讲座(他们可以互动),第三组有相同的实立体镜地提出交互式3 d图像。postclass评估关注命名边缘系统的结构,紧随其后的是一个实际的考试要求他们认识到同一结构解剖标本。6之间没有区别观察立体与传统3 d虚拟组织,然而,这些两组表现更好的评估和实际解剖知识的评估。6尽管这些研究仅限于3机构和没有长期保留的评估(例如,1年或更长),他们证明了虚拟学习神经解剖学至少是一系列的和潜在的优越,尸体解剖和纸质材料的传统学习方法。
基于“增大化现实”技术的神经解剖学的智能手机
基于“增大化现实”技术的神经解剖学教学评估2 70名学生参加了讲座基础,相关概念的升序和降序大片髓质与2 d材料。7对照组研究一本书,而实验组使用同一本书作为MagicBook标记元素,用智能手机,允许进一步交互和可视化。7集团与AR研究材料对知识进行更好的评估,和学生认为使用移动基于“增大化现实”技术的应用促进了(79%),或部分促进(21%),他们的学习;3的学生4感觉它帮助减少认知负荷,和1 4认为这部分减少认知负荷。7
VR这套操纵神经元
一个更加身临其境的体验是驾驶使用可穿戴式虚拟现实技术和分层图像允许虚拟操纵一个神经元。这是可能由于原型与高分辨率细胞支持实时交互模块。8这套玻璃©技术允许一个以用户为中心的教育经验,可灵活应用于组织学和解剖上下文,单独或同时实时组。8这种方法可以更有用有经验的学习者有一定的视觉空间的能力和更复杂的解剖学方面。电子学习教学设计的随机试验表明,多个视图的神经解剖学的元素可能会阻碍学习,特别是对于那些空间能力较低;高程度的控制可以减少学生学习的有效性。9
总之,虚拟现实,基于“增大化现实”技术让学习者超越2 d的限制,非交互的图像和创建一个训练环境,可视化和操纵是可能的。2然而,未来的研究将进行调查个性化的学习方法的能力最大化个人学习经验。
虚拟病人
VR / AR应用程序也包含标准化模拟,侧重于决策和临床推理提供身临其境的体验。虚拟病人是一个计算机程序模拟真实临床场景。学生可以进行病人的既往症,身体检查,并定义的诊断和治疗,因此发展中一系列认知的临床技能。10联合卫生专业人员的教育系统回顾和荟萃分析表明,虚拟病人的使用与积极的影响相比,没有教育干预。10然而,许多研究都缺乏关键方法学的细节,和随机的不到一半。10因此,注重严谨的研究设计方法可能允许更好的不同作品之间的可比性。很难确定虚拟病人提高了学习过程,因为提供的更多的标准化经验或者因为整体增加的病人接触。因此,未来教育研究必须澄清这方面,创造更多不同的临床表现。
模拟病人的经验
虚拟技术允许经历的症状和疾病,可以帮助医疗提供者理解特定的病态。虚拟现实设备开发模拟帕金森病精神病眼睛裂谷技术结合输入的患者,护理人员和卫生保健提供者。11500多观众经历了2幻觉场景在国际会议。晕动病,这种方法的一个后果,很少被报道。虚拟现实场景被评为“可能/很有可能”作为HCP有效教学工具(87.5%)和照顾者(90.8)。一位受访者2甚至会“可能/很有可能改变他们的医疗实践。11
基于以前的工作旨在提供一个虚拟仿真的幻觉在精神分裂症的设置,病人的描述听觉和视觉幻觉一直显示在一个虚拟环境。12使用虚拟世界“第二人生”系统(林登实验室,旧金山,CA),创建了一个住院精神病患者单位几乎体验幻觉。122个月,579个用户自助游之前完成一项调查。12体验改进的理解视觉幻觉(69%的用户)的幻听(3人以上的4)。12疾病仿真可以应用于其他神经学和精神病学疾病:虚拟现实模拟特定的症状可以搭配一个视频提供教学评估和治疗条件本身和加上一个测试。
虚拟手术助理
基于仿真的教育(通过虚拟现实,在较小程度上,基于“增大化现实”技术)是另一个神经科学和神经学教育发展的趋势。首页VR和基于“增大化现实”技术可以提高培训的效率和交付和改善病人的治疗结果,减轻病人的风险,减少错误的机会在一个零风险的培训环境,并可用于学习特定的解剖学。13在过去的十年里,它已经成为越来越普遍的在程序上的领域,包括神经外科,即颅底手术、立体定向和功能神经外科、血管外科、肿瘤切除,创伤,脑积水,13和脊髓神经外科。有前途的数据也已获得与虚拟现实模拟器neuroendovascular干预和训练腰椎穿刺。
虚拟现实还加上人工智能(AI)开发“虚拟手术助理。”14这个自动化教育反馈平台在50在神经外科医生,驾驶人员,居民和学生,分为技术和新手组使用虚拟现实模拟器执行单纯脑瘤切除的任务。14虚拟手术助理正确分类技术和新手参与者使用4指标准确率达到了92%。14总体而言,它显示一个新的教育模式的可行性基于客观反馈能力基准的基础上,专业知识分类,和教练的输入。14
未来的发展和课程的策略
达到的目的完全身临其境,动态多重融合虚拟和真实的信息,2可以提供一个有用的平台,实时导航教育和培训的目的,仍然是难以捉摸的。从上面讨论的例子表明,使用虚拟现实/ AR技术能带来优势,也增加了信心水平和过程能力,同时提供一个安全的培训环境。有克服障碍,但这里描述的步骤可以减轻他们,促进虚拟现实的实现/ AR (图)。
第一步是一个精确的成本效益分析对这些设备的开发和可用性。基于所使用的技术的成本可能显著不同。这些数据很少提及在同行评议的出版物,很少有报告评估实现虚拟现实的可行性/ AR元素内的课程。13缺乏一个强大的金融模式,或者至少一个框架增加的难度评估的可行性和可持续性技术设备在教育设置,尤其是资源不足的。一方面,虚拟现实/ AR技术可能提供教育机会,否则可能不是可用的特定组的学习者,因此解决医学教育方面的差距。另一方面,尽管与行业或公司的合作(和租用,而不是购买,设备)可能会降低成本,13资金用于设备维护或软件更新。,来increase real-life aspects further and improve the immersivity and interactivity, must be budgeted and represents another barrier.
额外的挑战与标识内容与虚拟现实或使用AR和适当的课程空间。并非所有的教育机会可能同样适用于虚拟现实/ AR,和基础方面,先进的多,有一个更广泛采用。确保了VR /基于“增大化现实”技术解决方案真实地址课程所需的差距,有必要重新评估和调整学习目标的上下文中VR / AR训练模块。除了课程采用的时机,实现的方式(即。,作为一个独立的模块和集成到一个多通道的教育单位2)必须思考。
除了金融资源、虚拟现实和基于“增大化现实”技术通常需要投资在人力资源和专业技能。认知偏差,比如一些教育家不愿改变教育现状,可以减缓这些技术的采用率。VR的潜在好处/ AR认识的提高可以帮助在这种情况下。此外,缺乏当地的专业知识可以通过国家和国际合作补偿:共享资源可以快进新工具使用在医学教育。在一个教育的角度来看,国家和国际协作可能导致更好的标准化实验方法和结果评估。反过来,这可能会为教育提供竞技场校准和创建新的教育基准,与社会合作和利益相关者。
虽然基于计算机的培训提高了教育领域,新技术设备提高了小说的道德和法律问题。艾未未的内在局限性,透明度在数据收集方法、数据所有权需要仔细考虑。与虚拟现实,除了个人的数据位置,搜索查询,和口头交流,非语言行为如眼球运动、面部表情和姿势是收集:20分钟的虚拟现实仿真导致200万独特的肢体语言的录音。15尽管这些数据集可能提供重要的学术机会,他们为参与者开放大量的隐私问题。在实现虚拟现实/ AR工具为教学或教育研究的目的、数据存储和数据保护的考虑应该在秩序。
结论
虚拟现实和增强实境应用程序已经改变了教育领域,在医学教育构成有前途的方法。这些工具已经进入神经科学和神经系统教育,尤其是神经解剖学。在疾病和手术模拟器模拟病人经历已成为可用的,尽管潜在的障碍,包括成本和必要的专业技能,能够使用这些工具,持续下去。VR和AR变得更加普遍,医学教育工作者需要识别方法适应课程将这些教学工具。展望未来,合作跨多个中心评估其长期价值仍然是一个至关重要的教育研究VR / AR的机会。
研究资金
作者报告没有针对性的资金。
信息披露
美国Sandrone收到版税的牛津大学出版社(美国)。石球卡尔森与格林威治生物科学担任顾问。C卡尔森博士不接收个人直接支付这个角色。去首页Neurology.org/N为充分披露。
附录的作者
脚注
去首页Neurology.org/N为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
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